Sensores de caudal para gases

48 Tabla 04: Especificaciones técnicas del sensor 24PCDFC6G.

Nombre de la serie 24PC

Acondicionador de señal Sin amplificar

Rango de presión 0 psi a 30 psi

Salida Analógica

Tiempo de respuesta 1 ms máx.

Tipo de medición Manométrico

Compensación de temperatura No

Voltaje de alimentación tipo 10 V CC

Calibración de salida No

Estilo de puerto Conector

• Puede funcionar después de la exposición a condiciones de congelamiento.

• Opciones de terminación para sensores manométricos

• La excitación de corriente constante de 2 mA reduce significativamente el cambio de sensibilidad con la temperatura.

• Puede usarse para medir la presión positiva o de vacío.

Fuente: https://www.ariat-tech.es/parts/honeywell-sensing-and- productivity-solutions/24PCDFA6G

Entre algunas de sus aplicaciones podemos mencionar las siguientes:

médica, distribución de oxígeno y nitrógeno en hospitales, sillones odontológicos, medioambiente, válvulas de control de agua, instrumentación, equipos de irrigación, equipos de monitoreo de filtros, instrumentación industrial, robótica, válvula de presión, detección de pérdida, compresores de aire, instrumentación analítica, cromatografía de gases.

49 industriales usa diferentes principios de medición. Por ejemplo, el sensor de caudal para líquidos funciona sobre la base del ultrasonido. Esta medición sin contacto tiene la ventaja que los sensores son insensibles a la presión y piezas sólidas que puede haber en el líquido. Otro tipo de sensor de caudal se usa en las técnicas HVAC para determinar la velocidad del aire. El uso de un hilo térmica permite medir temperaturas y caudales en un amplio rango de medición.

Figura 16: Sensor de flujo de AIR masivo de MAF.

Fuente: https://es.aliexpress.com/item/32388628522.html

Antecedentes del caudalímetro⁸

A lo largo de la historia han existido varios tipos de caudalímetros. Los primeros tenían una chapaleta con movimiento de pase del aire a través del tubo de admisión. Esa mariposa iba conectada a una resistencia variable y en función del valor de los ohmios que medía la unidad de mando, el sistema sabía cuánto aire pasaba por ese tubo. Estos sistemas eran muy voluminosos, pesados, poco precisos y daban averías porque tenían muchas piezas móviles.

Con la llegada en los años ochenta de los caudalímetros de hilo caliente mejoraron mucho su precisión, desaparecieron las piezas móviles y su fiabilidad aumentó muchísimo, hasta el punto de que sea muy difícil que un caudalímetro quede estropeado realmente.

gas Ruska del laboratorio de núcleos de la FIP. Perú. UNI.

8 Sotelo Ñaves, F. (2021g). Automatización del equipo de permeámetro a gas Ruska del laboratorio de núcleos de la FIP. Perú. UNI.

50 Los caudalímetros de hilo caliente están basados en el principio del “Puente de Wheatstone” para conocer el aire que atraviesa el colector de admisión.

Básicamente es un hilo de metal calentado a una temperatura determinada.

Conociendo la temperatura del aire que lo atraviesa, el puente de wheatstone lo que hace es medir cuánta energía necesita para mantener ese hilo a una temperatura constante y en función de eso sabe cuánto aire está pasando por el tubo.

Así pues, en un caudalímetro hay dos elementos integrados: un termómetro y un puente de wheatstone. Son piezas inmóviles y sólo pueden averiarse porque el hilo puede cortarse (muy difícil), al crear una costra de suciedad sobre él (por eso es importante llevar bien el filtro de aire), un defecto de fabricación o un problema eléctrico.

La figura 17, muestra un sensor masico de flujo de aire, (MAF, Mass Airflow Sensor) que mide el flujo de aire que entra al múltiple de admisión necesario para una óptima combustión. La información proporcionada por este sensor le ayuda al módulo de control electrónico (ECM) a tomar decisiones como calcular cuánto combustible es necesario para mantener la mezcla de aire/combustible correcta. Hay varios tipos de funcionamiento del MAF siendo el más común el caudalímetro de aire de hilo caliente.

Figura 17: Sensor MAF.

Fuente: https://mecatronnix.blogspot.com/2018/05/sensor-maf.html

51 Modelos de caudalímetro (homogenizar espacios) ⁹

Se presenta una gran gama de caudalímetros, entre ellos los “caudalímetro de oscilación”, entre ellos podemos mencionar los medidores de caudal KOBOLD, DOG-1 y DOG-3 son usados para la medición de caudal de gases sin contacto. El medio fluye a través de un orificio en un tubo. Agujeros de desvío están situados en los lados. La presión dinámica en el orificio causa que parte del caudal volumétrico del gas fluya por el desvío. La relación de bifurcación permanece constante en todo el rango de medición. La figura 18 muestra un caudalímetro de oscilación marca Kobold.

Figura 18: Caudalímetro de oscilación marca Kobold.

Fuente: https://www.directindustry.es/

Otro sensor muy utilizado es el “caudalímetro volumétrico”, en la figura 19 el caudalímetro de gas de Oval Corporation, es un medidor de flujo de paladio utilizado generalmente para las operaciones de medida del gas tales como aire, bióxido de carbono y nitrógeno. Este aparato ofrece un sistema medidor del compartimiento, un grado de exactitud del ±1% RD, y pérdida mínima de la presión. Viene en dos versiones: una versión con pilas, y una versión a prueba de explosiones.

9 Sotelo Ñaves, F. (2021h). Automatización del equipo de permeámetro a gas Ruska del laboratorio de núcleos de la FIP. Perú. UNI.

52 Figura 19: Caudalímetro volumétrico marca Oval Corporation.

Fuente: https://www.directindustry.es/prod/oval-corporation/product-113801- 1124343.html

También se tienen los “caudalímetro de turbina”, la figura 20 muestra el medidor de flujo de turbina Metri IC-GTM, el cual es un medidor de flujo de turbina de gas axial tradicional para su uso con una variedad de gases secos y húmedos como el gas, el vapor y el aire. El GTM está disponible en una amplia gama de tamaños y estilos de cuerpo, es muy preciso y tiene un diseño robusto incluso para aplicaciones en sectores industriales.

Figura 20: Caudalímetro de turbina marca Metri.

Fuente: https://www.directindustry.es/prod/metri-measurements/product- 196829-1959014.html

2.3.5 Arduino y programación